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第一章运动的描述1质点参考系和坐标系学习目标1.理解质点的概念,知道物体可看成质点的条件。2.理解参考系的概念,知道物体的运动具有相对性。3.理解坐标系概念,会用一维坐标系定量描述物体的位置以及位置的变化。4.体会科学研究中物理模型科研方法。一、物体和质点1.机械运动：物体的_________随时间的变化。2.质点：某些情况下,忽略物体的_____和_____,突出“物体具有质量”,把它简化成_______的物质点。3.把物体看成质点的条件：物体的_____和_____可以忽略或物体上任意一点的运动可代替_________的运动。空间位置大小形状有质量大小形状整个物体二、参考系1.运动与静止的关系：(1)自然界中的一切物体都处于永恒的运动中,即运动是_______。(2)描述某一个物体的运动时,总是相对于其他物体而言的,这便是运动的_______。绝对的相对性2.参考系：(1)定义：在描述物体的运动时,被选定做参考、假定为_____的其他物体。(2)选取原则：参考系的选取是__(A.任意的B.唯一的)。(3)参考系对观察结果的影响：选择不同的参考系观察同一个物体的运动,观察结果_________。不动A往往不同三、坐标系1.建立目的：为了定量描述物体的位置及_________。2.坐标系的三要素：_____、_______和单位长度。位置变化原点正方向【自我诊断】1.思考辨析：(1)很小的物体一定能看成质点。()(2)做直线运动的物体一定能看成质点。()(3)自然界中没有绝对静止的物体。()(4)只能选择静止的物体作为参考系。()(5)描述直线运动,一般建立直线坐标系。()提示：(1)×。很小的物体有时也不能看成质点。例如,研究乒乓球旋转时,乒乓球不能看成质点。(2)×。做直线运动的物体有时也不能看成质点。例如,研究火车过桥的时间时,做直线运动的火车不能看成质点。(3)√。自然界中一切物体均处于运动中,绝对静止的物体不存在。(4)×。参考系的选取具有任意性,可以选任意物体作为参考系。(5)√。描述运动时建立何种坐标系由物体的运动特点决定,一般用直线坐标系描述直线运动。2.以下情景中,加着重号的人物或物体可看成质点的是()A.研究一列火车通过长江大桥所需的时间B.乒乓球比赛中,运动员发出的旋转球C.研究神十航天员王亚平在太空舱授课时的动作D.用GPS确定辽宁号航空母舰在大海中的位置﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒【解析】选D。研究火车通过长江大桥的时间不能把火车看成质点;要接住“旋转球”,必须研究乒乓球的旋转情况,不能把乒乓球看成质点;研究神十航天员王亚平在太空舱授课时的动作时,不能把王亚平看成质点;用GPS确定辽宁号航空母舰在大海中的位置时,可以把辽宁号航空母舰看成质点,故应选D。3.(多选)以下说法正确的是()A.“一江春水向东流”的参考系是江岸B.我们说“太阳从东方升起”是以太阳为参考系C.研究某学生骑车回校的速度时可以把学生和车看作质点D.研究某学生骑车姿势进行物理分析可以把学生和车看作质点【解析】选A、C。“一江春水向东流”是选择江岸(或岸上的树木)为参考系,A对。“太阳从东方升起”是以地面为参考系,B错。研究某学生骑车回校的速度时人与车的大小及形状可以忽略不计,此时人与车可看作质点,C对。研究某学生的骑车姿势时是观察其肢体动作,此时不能将其看作质点,D错。知识点一质点的性质与判断思考探究：雄鹰的身体在向前运动,但它的翅膀在向前运动的同时还在上下运动;地球在绕太阳公转,同时还在自转……(1)研究雄鹰在两地间的飞行快慢、地球的运动轨迹时,遇到什么困难?如何简化?(2)研究雄鹰翅膀的运动情况、地球的自转情况时,能否用同样的方法进行简化?为什么?提示：(1)研究雄鹰在两地间飞行的快慢,地球的运动轨迹时,准确描述物体上各点的运动非常困难。由于不需要把注意力放在翅膀的拍打、地球自转上,因此可以忽略雄鹰和地球的大小和形状,而视它们为“点”。(2)不能。如果用同样的方法将雄鹰和地球看作“点”,将无法研究雄鹰翅膀的运动情况和地球的自转情况。【归纳总结】1.质点的性质：(1)质点不同于几何“点”。质点是用来代替物体的有质量的点,其特点是具有质量,没有大小、体积、形状,它与几何“点”有本质的区别。(2)质点是一种“物理模型”。①物理模型是在物理研究中,突出问题的主要方面,忽略次要因素而建立的理想化模型,是物理学经常采用的一种科学研究方法,质点就是典型的物理模型之一。②物理模型作为一种理想模型,是为了研究问题方便而对实际问题的科学抽象,实际中并不存在。2.物体能否看成质点的条件：(1)在研究物体的运动时,当物体的形状和大小对于所研究的问题可以忽略不计时,物体就可以看成质点。(2)以下两种情况,物体通常可以看作质点。①物体的大小、形状对研究结果没有影响或影响可以忽略时。②只研究物体的平动,不研究物体的转动时。物体可看成质点的几种情况【典例探究】考查角度1对质点的理解【典例1】(2016·厦门高一检测)下列关于质点的说法中,正确的是()A.质点是一个理想化模型,实际上并不存在,所以,引入这个概念没有多大意义B.只有体积很小的物体才能看作质点C.凡轻小的物体,皆可看作质点D.当物体的形状和大小对所研究的问题属于无关或次要因素时,即可把物体看作质点【正确解答】选D。建立理想化模型是物理中重要的研究方法,对于复杂问题的研究有重大的意义,A错误;一个物体能否看作质点不应只看其大小,体积很小的物体有时可以看成质点,有时不能看成质点,B错误;一个物体能否看作质点不以轻重而论,C错误;物体能否看成质点取决于其大小和形状对所研究的问题是否属于次要因素,若是,就可以看成质点,D正确。考查角度2质点的判断【典例2】如图所示,下列几种情况下的物体,哪些可将物体当作质点来处理()A.甲：研究正在吊起货物的起重机的运动时B.乙：研究正在旋转的硬币的运动时C.丙：研究太空中宇宙飞船的位置时D.丁：研究门的运动时【解题探究】判断物体能否当作质点,关键看忽略物体的___________后,对所研究的问题是否有影响。大小和形状【正确解答】选C。A、B、D选项中的研究对象的大小、形状忽略后,起重机、硬币、门的运动将无法研究,故A、B、D选项中的研究对象不能被当作质点。C选项中宇宙飞船的大小、形状忽略后,对于确定宇宙飞船的位置无影响,故C项中的宇宙飞船可以被当作质点。【规律方法】假设法判断物体能否当作质点(1)确定问题的性质,即研究目的、观察的重点是什么。(2)假设物体的形状、大小被忽略,成了一个有质量的“点”。(3)思考所要研究的问题,所进行的观察是否受影响。若受影响,物体不能被当作质点;若不受影响,物体就能被当作质点。【过关训练】1.下列关于质点的说法正确的是()A.只要是体积很小的物体都可以看成质点B.只要是质量很小的物体都可以看成质点C.质量很大或体积很大的物体都一定不能看成质点D.由于所研究的问题不同,同一物体有时可以看成质点,有时不能看成质点【解析】选D。物体能否被看成质点,不能看其大小,也不能看其质量,而是看其大小、形状对所研究的问题的影响是否可以忽略,选项A、B、C错误。同一个物体在不同的问题中,有时大小、形状可忽略,有时不能,即有时可被看成质点,有时不能,选项D正确。2.(2016·温州高一检测)在考查下列运动员的比赛成绩时,可视为质点的是()【解析】选D。在考查高低杠、跳水、花样滑冰的比赛成绩时,会考虑运动员动作的规范性,不能将其看作质点,A、B、C错误;马拉松比赛则不需要考虑运动员运动的细节,可以将其看作质点,D正确。【补偿训练】1.在研究物体的运动时,力学中引入“质点”的概念,从科学方法上来说属于()A.极限分析物理问题的方法B.观察实验的方法C.建立理想物理模型的方法D.等效替代的方法【解析】选C。质点的引入是忽略次要因素,抓住主要因素,是一种建立理想物理模型的方法。2.下列情况中的物体可以看作质点的是()A.研究直升机螺旋桨的转动B.研究百米赛跑运动员的起跑动作C.观测正在轨道上调整姿势的卫星D.研究从常州开往北京的列车的运动速度【解析】选D。A、B、C选项中的研究对象的大小、形状忽略后,将无法观察螺旋桨的转动、运动员的起跑动作和卫星的姿势调整,故选项A、B、C中的物体不能看作质点。D选项中,列车的形状、大小对列车速度的研究没有影响,可以看作质点。知识点二对参考系的理解思考探究：如图,两名同学正坐在高速行驶的列车中。(1)列车里的同学认为对面同学是运动的还是静止的,他选择的参考系是什么?(2)列车外的人认为列车里的同学是运动还是静止的?他选择的参考系是什么?两次的观察结果不同说明了什么?提示：(1)列车里的同学认为对面同学是静止的,他选择的参考系是列车。(2)列车外的人认为列车里的同学是运动的,他选择的参考系是地面。可见选择不同的参考系,观察结果一般不同。【归纳总结】1.选择参考系的意义：要描述一个物体的运动,必须首先选好参考系,只有选定参考系后,才能研究物体做怎样的运动。2.选取原则：以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则。(1)研究地面上物体的运动时,常选地面或相对地面静止的物体作为参考系。(2)研究某一系统中物体的运动时,常选系统为参考系。例如,研究宇航舱内物体的运动情况时,选取宇航舱为参考系。3.参考系的四个性质：(1)标准性：被选为参考系的物体都是假定不动的,被研究的物体是运动还是静止,都是相对于参考系而言的。(2)任意性：除自身外,任何物体都可以作为参考系。(3)统一性：比较多个物体的运动时应选择同一个参考系。(4)差异性：对于同一个物体,选择不同的参考系,观察结果一般不同。【特别提醒】(1)分析具体的问题时,选择合适的物体作为参考系,可使问题变得简单。(2)解题过程中,如果选地面作为参考系可以不指明,但选其他物体作为参考系时必须指明。【典例探究】考查角度1对参考系的理解【典例1】(多选)(2016·武威高一检测)关于参考系,下列说法正确的是()A.描述一个物体的运动情况时,参考系可以任选B.研究物体的运动时,应先确定参考系C.参考系必须选地面或相对于地面静止不动的其他物体D.实际选取参考系的原则是对运动的描述尽可能简单【正确解答】选A、B、D。描述物体的运动时必须先选参考系,B对;参考系的选取是任意的,被选为参考系的物体可以静止,也可以运动,A对,C错。选哪个物体作为参考系,应以问题研究起来方便而定,D对。考查角度2参考系的应用【典例2】如图所示,由于风,河岸上的旗帜向右飘,在河面上的两条船上的旗帜分别向右和向左飘,两条船的运动状态是()A.A船肯定是向左运动的B.A船肯定是静止的C.B船肯定是向右运动的D.B船可能是静止的【解题探究】(1)河岸上的旗帜向右飘,说明风向哪个方向吹?提示：风吹的方向决定静止的旗帜飘动的方向。(2)该问题除了考虑船的运动方向,还需要考虑什么因素?提示：由于运动具有相对性,该问题除了考虑船的运动方向外,还需要考虑船的运动速度与风速的大小关系。【正确解答】选C。该题可以按以下思路求解：(1)A船运动情况的确定：由题图知A船与河岸的旗帜均向右飘,则相对于风,A船、河岸都具有向左的运动速度,所以A船可能相对河岸静止,也可能以任意速度向左运动,还有可能以相对比风速小的速度向右运动,A、B错误。(2)B船运动情况的确定：B船中旗帜向左飘,表明B船只能向右运动,且速度大于风速,C对,D错。【规律方法】判断参考系的两种方法(1)静物法：明确观察到的现象中,什么物体是运动的,什么物体是静止的,静止的物体可能就是参考系。(2)假设法：假设以某物体为参考系,看对物体运动的描述是否与描述中的结果一致。若一致,该物体可能就是参考系。【过关训练】1.关于参考系,下列说法正确的是()A.参考系必须是静止不动的物体B.参考系必须是静止不动或正在做直线运动的物体C.研究物体的运动,可选择不同的参考系,但选择不同的参考系观察结果是一样的D.研究物体的运动,可选择不同的参考系,但选择不同的参考系对于研究同一物体的运动而言,一般会出